盾构下穿四环路安全专项方案

中铁三局集团盾构下穿东四环路安全专项专项方案PAGEPAGE33北京地铁6号线一期工程土建施工01合同段甜水园站~十里堡站区间下穿东四环路安全专项方案

编制：审批：中铁三局集团有限公司北京地铁6号线一期一标项目经理部二〇一〇年06月10日一、编制目的及依据1.1编制目的为了贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”方针，规范施工现场应急管理工作，提高参建人员应对风险和防范事故的能力，针对施工过程中可能发生的危险，制定预防及应急措施，一旦发生的事故，保证能够迅速、有序的开展应急行动，保证职工安全健康和生命安全，最大限度地减少项目财产损失、环境损害和社会影响。1.2编制依据1、适用于本工程的标准、规范、规程；2、《北京轨道交通6号线一期工程建(构)筑物调查资料》；3、甜～十区间主体结构施工图、管片结构图4、《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系（试行）》；5、甜～十区间施工组织设计；6、类似项目施工经验。1.3编制范围本方案编制适用范围为北京地铁6号线一期工程甜水园站～十里堡站区间盾构下穿市政设施施工，包括东四环主路、红领巾桥箱涵。二、工程简介2.1甜水园站～十里堡站区间简介甜水园站～十里堡站区间沿现状朝阳北路南侧道路下敷设，线路呈东西走向，西段区间起于朝阳北路与西大望路相交路口的甜水园站，出站后沿朝阳北路路中向东敷设，止于朝阳北路与星火路相交路口的十里堡站。右线K18+540.677～K20+304.523,全长1763.846米，左线K18+609.577～K20+304.523，长1695.222米。管片半径R＝3米，建筑限界为D＝5200mm，管片厚度300mm。区间隧道覆土约10.3～19.3米，隧道洞身主要穿过的土层有粉质粘土④层、圆砾卵石⑤、中粗砂⑤1层、粉质粘土⑥层、粉土⑥2层。区间隧道设计埋深范围未进入承压水层，下穿底层地下水特征见下表：地下水特征一览表地下水性质水位埋深(m)水位标高(m)含水层及其特征含水层渗透系数（m/d）上层滞水（一）6.78～8.5027.68～29.07粉土=3\*GB3③层粉细砂=3\*GB3③3层0.5～8潜水（二）11.20～13.1923.20～24.87粉细砂=4\*GB3④3层中粗砂=4\*GB3④4层8～30层间水（三）12.47～15.1321.07～22.78圆砾卵石⑤层中粗砂⑤1层40～120我项目区间掘进采用德国海瑞克（广州）隧道设备有限公司制造的φ6250土压平衡盾构机和日本小松公司制造的φ6280土压平衡盾构机。区间平面详见附图1甜水园站～十里堡站区间总平面图。2.2立交1#箱涵概况朝阳北路立交1#箱涵位于红领巾跨线桥南，于1999年建成通车，区间隧道从朝阳北路立交1#箱涵北侧下方穿过，箱涵中线与隧道中线平行，隧道结构外边线直径6米，右线隧道结构外边距箱涵12.745米，左线隧道与右线隧道中心线间距11.5米。隧道结构顶与箱涵底板底之间净距12.855米。箱涵长61.5米，箱涵内净宽为10米，其中辅路宽6米，人行道宽3米，箱涵侧墙距路边50厘米，桥下辅路净高大于2.5米。箱涵主体结构采用现浇钢筋混凝闭合框架，其中侧墙和底板厚60厘米，顶板厚45厘米。箱涵两侧设挡土墙，挡土墙与箱涵侧墙可分别浇注，中间设沉降缝，缝内填以沥青木丝板。场地表层为1~隧道在东四环路下东西向垂直侧穿，隧道左线北侧为红领巾桥，南为朝阳北路过四环主路的箱涵。隧道从红领巾桥南侧通过，红领巾桥全长206.96m。隧道结构外皮与水平距离红领巾桥桥台桩为6.56m，距主桥桥桩最近为9.89m。桥台桩桩底高于隧道底1.46m；主桥桥桩底低于隧道底箱涵纵断图区间与箱涵纵断图三、风险分级盾构区间下穿西四环主路、侧穿红领巾桥箱涵均属二级环境风险。隧道施工影响范围为隧道向两侧以45°向上延伸至地面后覆盖的范围，隧道东西向影响范围计算如下：红领巾桥段左线过红领巾桥东西向影响范围210m，里程K19+430(730环)～K19+220（905环）即175环；右线过东四环主路和箱涵东西向影响范围62.5m，里程K19+358(790环)～K19+295（842盾构隧道的施工势必会引起地层的扰动，特别在砂卵石层中掘进时造成地层的差异沉降，引起基础承载力下降，严重时造成四环路路面开裂、塌陷影响行车；红领巾桥、箱涵沉降、倾斜，甚至破坏结构，影响结构的使用功能。所以要从多方面严格控制盾构施工。四、施工准备4.1生产准备1、提前与产权单位、管理单位保持联系，上报方案及计划，加强过程沟通；2、项目成立应急小组和抢险突击队，制定值班制度，加强管控；3、施工前调整好盾构机姿态；4、对盾构机进行检修，保证盾构机状态良好；5、应急物资准备到位。4.2技术准备1、施工前对周边管线、建构筑物进行调查，监测点布设。2、制定专项施工方案对施工人员进行交底。3、各工序对工班进行技术交底和安全技术交底。4、聘请专家组过程指导。5、控制点、线路进行联测。五、盾构施工方案5.1盾构施工工艺流程土体改良→刀盘旋转、同步注浆→螺旋机出土→皮带机将土排入渣列车→推进油缸收回→管片拼装。5.2土体改良穿越软土时，在泥土仓内加注泥浆或发泡剂等添加剂，可以改善碴土的和易性，确保螺旋机的出土顺畅，有效地调节土仓内的压力。当盾构掘进机穿越较硬的土层时，泥水可降低刀盘面板与岩土磨擦力，减小刀盘扭矩，同时起到冷却刀具，延长刀头的寿命的作用。为了改善开挖下来的碴土的塑性化流动，注入设备必须将足够数量的泥浆及添加剂注到适当的位置。泥浆及添加剂的注入机构主要由搅拌土箱、压注泵组、输送管路、注入口组成。根据图纸提供地层情况，区间地质主要是中粗砂层、圆砾卵石层、粉质粘土层，为了改良土体和止水，防止出现喷涌和掌子面发生坍塌，在掘进过程中采用加膨润土和泡沫改良土体。5.3盾构机掘进与出土5.3.1通过对初始掘进所获取的相关数据，在开始正常掘进之前，需要在控制室的PC上对掘进的各种参数进行设定，此数值在一般情况下设定后不需修改，如遇到特殊情况再进行修改。根据组段划分设定掘进参数：综合考虑项目初勘资料、详勘资料和补堪资料中盾构穿越的地层特性，对盾构施工区间隧道进行组段划分为：A段：盾构穿越的地层为粘土、粉质粘土、、粉质粉土和粉土以及这四种土层组成的复合地层；B段：盾构穿越的地层为砂层，包括粉砂、细砂、中砂和粗砂；C段：盾构穿越的地层为砾石（卵石）层；D段：盾构穿越的土层为土和砂的复合地层；E段：盾构穿越的地层为土、砂、砾石（卵石）的复合地层；F段：盾构穿越的地层为土岩混合地层。本区间按照区间地质断面图所示，全段所穿越的地层为D段（土和砂的复合地层）E段（土、砂、砾石（卵石）的复合地层）。根据施工环境组合安全风险因素划分根据施工环境组合安全风险因素可划分为三个等级：Ⅰ级：盾构下穿或上穿既有轨道线路，或下穿或者临近重要建（构）筑物，或下穿重要市政管线和河流工程，或土层中有漂石、孤石等特殊地质情况，或隧道埋深小于9m的浅埋隧道，或以上两种及以上情况的组合。Ⅱ级：隧道埋深大于9m，或隧道上方地层中有一般的市政管线，或隧道临近或者下穿一般建筑物，或下穿重要市政道路，或地层中的不良地质情况对盾构施工影响较小并没有特殊地质情况。Ⅲ级：隧道埋深大于13m，或隧道上方地层中没有管线或者只有对沉降不敏感的管线且埋深较浅，或隧道与建筑物基础和重要市政道路距离较远，或地层中无不良地质情况等特殊地质情况。穿越西四环主路及侧穿红领巾桥属组段划分的（5）段。（5）段里程：K19+225～K19+420地质：⑤圆砾卵石⑥粉质粘土⑤1ZC中粗砂⑥2粉土埋深：〉13m风险：侧穿红领巾桥、垂直下穿4400×2800的热力沟。结论：EⅠ盾构（5）段掘进参数表序号项目海瑞克小松1推力0～2200t0～2200t2掘进速度0～40mm0～40mm3注浆压力0～0.35mpa0～0.35mpa4注浆量4.0～4.6方4.15～4.8方5刀盘扭矩0～3200kn*m0～3100kn*m6刀盘转速0～1.1min-10～1.4min-17土压力0.08～0.2mpa0.08～0.2mpa8铰接0～2。0～2。9泡沫水：原液=94：6，溶液：空气=1：10，采用康达特泡沫水：原液=94：6，溶液：空气=1：10，采用康达特泡沫10螺旋机0～12min-10～13min-1相关计算如下：1、掘进推力确定推力需考虑以下因素：①盾构机推进需克服的摩擦力②克服刀盘前的水土压力③掘进速度④管片的承受能力⑤控制掘进方向⑥最大扭矩根据地层及盾构设计，海瑞克最大推力Fmax=45000KN（30个千斤顶同时使用），掘进时总推力控制在17000KN左右。根据地层及盾构设计，小松最大推力Fmax=38500KN（22个千斤顶同时使用），掘进时总推力控制在17000KN左右。2、刀盘转速n满足转速和扭矩曲线，共分为7个档位，刀盘转速控制在n=0-0.99rpm。3、刀盘扭矩T正常掘进时，扭矩应低于最大扭矩。当工作扭矩达到最大扭矩时（5620kN*m），刀盘将停止转动，如反复启动未果，即可启动专门开关（此时可达脱困扭矩7300KN*m），使刀盘重新启动。4、螺旋输送机n=0-21rpm，根据维持土仓压力的需要而调整。5、掘进速度v根据土质、扭矩、推力和土仓压力等综合确定，受土质影响最大。vmax=100mm/min，本工程一般v=20-40mm/min，通过四环及红领巾桥时v=10-20mm6、土压力控制在盾构机正常掘进时应设置适宜的土压，并维持土压力稳定，保证正常掘进时附近的地表沉降控制在要求范围内。掘进前按照地质情况、水文情况、隧道的埋深测算出理论土压值，以理论土压值控制土仓内的压力，随着推进时产生的地面沉降、排土状况、刀盘扭距等情况及时修正土压值，做到信息化施工。盾构司机要严格按照推进指令上的数据控制土压，发现问题，及时与技术部门联系。根据甜～十区间实际地质情况对土压力进行计算，理论值如下所示：里程K19+220处，该段主要穿过地层粉土、中粗沙、圆砾卵石层。相关数据如下：=21.5KN/m3H=14mq取0.5围岩为Ⅵ7、注浆压力P2P2是在注浆处的水土压力的基础上相应提高0.1-0.2MPa，且使浆液不会进入土仓和压坏管片，并保证地面的隆陷值在允许范围内（+10，-20mm），不能大于0.5MPa。8、出土量掘进过程中严格控制出土量，保持土仓压力，避免超方，导致沉降过大。盾构掘进每环理论出土量=π/4×D2×L=π/4×6.232×1.2=36.58m3/环。盾构推进出土量控制在98%～100%之间。即35.85m3/环～36.46m3/环。9、注浆量V1V1是在管片与土体之间的空隙体积的基础上，再考虑1.5倍扩大系数确定。一般每环的注浆量V1≈3.1m10、泡沫掺量V2V2值主要根据土质确定，经验公式为；V2=（20～60%）VV——掘进土方的体积（实际土方）V2值将根据实际的出渣情况和有关掘进参数（如扭矩等）不断调整。11、左右前进千斤顶行程差SS主要是根据线路特点和盾构机在水平方向偏离设计轴线的程度来确定的。S的大小确定了盾构机方向改变的急缓程度，其达到和保持这种程度是靠合理使用左边和右边的推进千斤顶来实现的。12、盾构机俯仰角αα根据线路特点和盾构机在竖直方向偏离设计轴线的程度来确定的。α的保持靠合理使用上部和下部的推进千斤顶。13、盾构机滚转角ββ与刀盘转动方向、扭矩大小有关，可以通过改变刀盘转动方向来控制，一般情况下，β值不应超过±0.50°。14、管片与盾尾的空隙δ1～δ4δ1~δ4可通过人工测量得到，它反映了管片和盾构机的相对位置关系，对确定下一环的管片类型和掘进参数有指导意义。正常情况下，δ1=δ2=δ3=δ4=30mm。5.3.2盾构机在掘进过程中，由于地层土质变化、千斤顶推力不均、回填注浆不均、盾尾间隙不均以及已拼管片轴线不准等因素影响，不可能完全按设计方向推进，走行轨迹犹如蛇形，产生姿态偏差。姿态的偏差可分为滚动偏差和方向偏差。1、盾构机掘进姿态监测通过人工监测和自动监测两种监测方法对盾构掘进机姿态进行监测。1）人工监测采用通用的光学测量仪器（如经纬仪、水准仪等），对盾构的姿态进行监测。⑴滚动角的监测用电子水准仪测量高程差，计算出滚动圆心角。在切口环隔墙后方对称设置两点（测量标志），使该二点的联线为一水平线并且其长度为一定值，测量两点的高程差，即可算出滚动角见下图。A、B为测量标志，a、b为盾构机发生滚动后测量标志所处的新位置，Ha、Hb为a、b两点的高程，α为盾构机的滚动圆心角。线段AB=定值，OA=OB，α=arcsin[(Hb-Ha)/AB]。上式中，如果Hb-Ha>0，表明盾构机逆时针方向滚动，如果Hb-Ha<0，表明盾构机顺时针方向滚动。⑵竖直方向的监测采用电子经纬仪直接测量盾构的俯仰角变化，上仰或下俯时其角度增量的变化方向相反。⑶水平方向角的监测采用电子经纬仪直接测量盾构的左右摆动，左摆或右摆时其水平方向角的变化方向相反。2）自动监测采用SLS-T激光导向系统进行监测。该系统是在一固定基准点发出激光束的基础上，根据盾构机所处位置计算其对设计线路的偏差，并将信息反映在大型显示器上。监测装置安设在主控室内，操作人员通过控制系统进行调整。用目标装置（激光靶板）和倾角罗盘仪测量盾构机的位置。激光靶板测量激光束的入射点位置和入射角大小，倾角罗盘仪测量盾构机在两个方向的转角。盾构掘进时，自动监测与人工监测同时使用，通过二者的相互配合，提高盾构姿态监测的精度。3、盾构机姿态的调整1）滚动纠偏采用使盾构刀盘反转的方法来纠正滚动偏差。允许滚动偏差≤1.5°，超过1.5°时，盾构机报警，盾构司机通过切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。2）竖直方向纠偏控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系比较离散，靠操作人员的经验来控制。当盾构机出现下俯时，加大下端千斤顶的推力；当盾构机出现上仰时，加大上端千斤顶的推力。3）水平方向纠偏与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时，加大左侧千斤顶的推力纠偏；右偏时，加大右侧千斤顶的推力纠偏。4、注意事项1）出现偏差及时根据掌子面地层情况调整掘进参数，调整掘进方向，避免引起更大的偏差。2）蛇行的修正以长距离缓慢修正为原则，如修正过急，蛇行反而会更加严重。在直线推进的情况下，选取盾构当时所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，使盾构机当时所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。盾构机掘进纠偏时，盾构机的竖向偏差可控制在±20mm以内，倾角可控制在±3mm/m以内，以防止纠偏过激引起盾尾间隙过小和管片的错台和破裂等问题。5.3.3铰接千斤顶有三种使用状态：完全伸长，自由伸缩，伸长一定角度。完全伸长时，盾体成直线。自由伸缩时，盾构机前体将相对于中后体自由活动。伸长一定角度时，盾构机前体与中后体保持一个固定角度。5.3.4采用有轨运输，电瓶车带渣列车出土。工艺流程如下：盾构机掘进→漏选输送机出土→皮带输送机转送→5#台车下土→一环完毕停止掘进→电瓶车将渣土运至井口→45T龙门吊吊出土斗→翻转卸土→45T龙门吊将土斗放回运输车→电瓶车驶进隧道。5.4管片输送及拼装5.4.1粘贴橡胶密封条→管片下井放到管片车上→列车将管片运送到车架前→管片吊机吊运→管片输送机→拼装机转动进行管片拼装→管片螺栓连接→一环管片拼装结束→管片脱离盾尾后一次紧固。5.4.2管片由生产厂家生产好之后运输到工地管片存放场地。通过16吨龙门吊用吊带把管片运输到井口，管片通过16吨龙门用吊带从竖井吊入，按拼装顺序放到管片车上。带管片车的电瓶车向前进入隧道，停在盾构1号和2号车架内。5.4.3一环管片由6块按一定的顺序由管片拼装机拼装而成。管片块之间由人工插入的螺栓连接在一起，成环管片通过纵向连接螺栓与相邻环连接，最后安装的管片块为封顶块。5.5管片防水盾构区间防水设计体系表防水体系管片砼自防水砼抗渗等级≥P10裂缝控制裂缝宽度不大于0.2mm，且不得有贯通裂缝耐腐蚀要求砼的抗侵蚀系数不小于0.8。接缝防水管片接缝、手孔及吊装孔（注浆孔）不得渗水注浆防水同步注浆及二次注浆盾构进出洞防水帘布橡胶板隧道后浇环梁防水止水条+注浆管5.盾构管片砼强度等级为C50，抗滲等级为P10防水砼。5.1、衬砌管片外弧侧面沿管片四周设置一道封闭的防水弹性密封垫（由EPDM挤出的硫化成型），变形缝采用环缝弹性密封垫与遇水膨胀橡胶复合成型。2、衬砌管片内弧侧在预留的嵌缝槽内采用氯丁胶水泥进行嵌缝密封，变形缝采用双组分聚硫密封胶进行嵌缝。3、衬砌接缝嵌缝范围：盾构进出洞、横箱涵洞口两侧各25环做整环、纵环嵌缝，其余嵌缝范围为拱底90º及拱顶45º范围内，凡衬砌变形缝均以双组分聚硫密封胶嵌缝。5.螺栓孔防水采用遇水膨胀橡胶密封圈作为螺孔密封圈，利用其压密和膨胀的双重作用加强螺孔防水；管片肋腔的螺孔应放置锥形倒角的螺孔密封圈沟槽，螺孔密封圈的外形应与沟槽相匹配。拱底块浇捣道床混凝土范围内的手孔均预留不做填充处理；180度以下，道床混凝土以上范围内的手孔充填掺有硫铝酸盐微膨胀水泥的C15细石混凝土；180度以上（包括180度部位手孔），采用塑料保护罩。5.1、管片壁后注浆采用同步注浆技术及时充填管片与围岩之间的空隙，以达到防水及控制地层沉降的效果，同步注浆一般采用水泥砂浆。（预定进出洞门时注双液浆）2、根据管片裂缝、接缝渗漏水的情况，还应利用管片吊装孔（注浆孔）强化二次注浆，二次注浆一般采用水泥浆。3、注浆饱满程度应结合注浆量，注浆压力综合而定。一般注浆量为计算体积的1.5～2.0倍，注浆压力一般为1.1～1.2倍的静止土压，施工中应根据地层特征进行调整。5.6浆液制作运输和同步注浆5.6.1施工工艺准备原料→浆液搅拌→泵送至井下→浆液车→列车运输进入隧道→转送到台车浆液→注浆泵运行→盾尾注浆孔→管片背后空隙→注浆结束→管路清洗。5.6.2盾构机在推进过程中，在盾构机尾部管片外壳与地层之间会形成一个环状间隙，盾构机在直线段掘进时，环状间隙宽度理论上均匀地沿管片外侧分布，宽度为9cm。当不论是在水平或者竖直曲线段掘进的时候，环状间隙都会发生变化，并不完全对称。浆液配比及主要物理力学指标：在施工中，需根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂80～140241～38150～60710～934460～470按需要加入胶凝时间：一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%。浆液稳定性:倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。浆液站操作司机根据浆液站控制室中电脑软件显示的集料消耗量，对浆液生产进行控制，浆液站司机每天都应通知现场工程师有关集料罐中材料的消耗量。浆液的运输将浆液装入盾构井内的浆液车，用浆液车把浆液运输到盾构2号车架下，浆液泵入盾构机的罐车上，准备注浆使用。5.6.3同步注浆的作用是在盾构推进过程中，管片与地层之间的间隙将随着盾构推进不断地被浆液填充，以保证管片脱离盾尾时有一定的约束，同时也避免在地层不稳定时地层坍塌。1、同步注浆的主要技术参数为保证浆液能以稳定的压力及时填充空隙，注浆时的参数应根据推进的速度进行调节。1）注浆压力通常标准：传感器处的波动压力最大5bar，最小2.5bar。注浆压力控制在2.0～4.0bar范围内。考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力需进行调节，保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0bar。2）注浆量根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。V=π/4×L×（D2-D1）2=π/4×1.2×（6.25*6.25-6*6）=2.9注浆量取环形间隙理论体积的1.2～1.5倍，则每环注浆量约为Q=3.48～4.35方。V=π/4×L×（D2-D1）2=π/4×1.2×（6.28*6.28-6*6）=3.注浆量取环形间隙理论体积的1.2～1.5倍，则每环注浆量约为Q=3.66～4.55方。3）注浆时间和速度在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构在掘进一环的时间内完成注浆操作来确定其平均注浆速度。4）注浆结束标准及注浆效果检查采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。2、同步注浆方式a.手动模式b.自动模式3、停工的清洗程序当最后一环管片的注浆完成时（一班结束，周末，故障），盾构注浆手将剩余的浆液泵入土斗，同时搅拌约200升膨润土浆液注入储浆罐。将膨润土浆液泵入4条注浆管路取代管路中的浆液，以避免堵管。4、二次注浆为防止管片上部土体发生较大沉降或管片间有较大渗漏时，需进行二次注浆。管片中心处的吊装孔，兼作二次注浆孔。采取“多点、均匀、少量、多次”的注浆原则进行注浆。二次注浆采用双液注浆机，注浆前需在起吊孔内装入单项逆止阀并凿除外侧混凝土，注浆压力根据渗漏水情况、结构厚度、埋深等因素确定，一般可控制在0.3～0.5Mpa.注浆机的两个管子一根插入水泥浆，另一根插入水玻璃。5.7盾构机方向控制5.7图1人工测量示意ROBOTEC测量：通过测量设置在盾构机中心轴线上方固定位置上的三个棱镜的绝对坐标（一般设置在人工测量前后标的附近，前标位置两个，后标位置一个），根据这三个棱镜与盾构机切口和盾尾的相对位置关系，推算出切口和盾尾的绝对坐标。然后将切口和盾尾的绝对坐标与设计轴线相比较得出盾构机的偏离情况，即平面偏差和高程偏差。从而达到通过控制盾构姿态来指导隧道掘进的目的。图2ROBOTEC自动导向测量示意系统主要有全站仪、棱镜（有挡板保护，测量时挡板自动打开）、数据线、各种接口设备、操作软件组成。其组成结构如下图：图3系统组成本盾构机采用Trimble5603自动型全站仪具有自动照准、锁定跟踪、联机控制等功能。Trimble5603应用ATR模式自动目标识别，当全站仪发送的红外光被反射棱镜返回并经全站仪内置的CCD相机判别接受后，马达就驱动全站仪自动转向棱镜，并自动精确测定；由于全站仪自动精确照准，减少了人员照准误差，提高了观测精度。在LOCK模式下，能自动锁定反射棱镜，即使棱镜的移动速度达到5m/s时（100m处），信号也不会中断。利用跟踪测量模式能实时测得动态数据。同时通过通讯电缆在线控制仪器运转，在变形监测中实现无人值守。5.1、一般情况下，盾构竖向偏差可控制在±20mm以内，倾角可控制在±3mm/m以内。特殊情况下，倾角亦不宜超过±10mm/m，否则会因盾构机转弯过急引起盾尾间隙过小和管片的错台和破裂等问题；2、开挖面土体比较均质或软硬上下差别不大时，盾构机应与设计轴线保持平行；3、当盾构机下部土体较软或上硬下软时，为防止盾构机机头下垂，应适当保持上仰姿势（即倾角为正）；4、当开挖面上软下硬时，为防止机头偏上，盾构机适当保持下俯姿态（即倾角为负）；5、操作盾构机时，还应注意上部千斤顶和下部千斤顶的行程差，两者不能相差过大，一般宜保持在±50mm内，特殊情况下不宜超过60mm,否则说明盾构机转弯过急；由于竖曲线的半径一般都较大，影响盾构机竖直方向控制的主要因素是地层特点；5.1、在直线段，盾构机的水平轴线偏差应控制在±50mm以内，水平偏角可控制在±3mm/m以内，否则会因盾构机转弯过急引起盾尾间隙过小、管片的错台和破裂等问题；2、在缓和曲线段及圆曲线段，盾构机的水平偏差可控制在±30mm以内，水平偏角可控制在±5mm/m内，曲线半径越小控制难度越大；3、由直线段进入曲线段时，应根据地层情况（其决定盾构机的转向难易程度）在直线段末端10～20m范围内提前转弯。内转幅度可根据曲线半径和盾构机的转向性能综合确定，一般控制在20～30mm范围内；4、盾构机由曲线段转入直线段掘进时，盾构机操作原则应同3)中的原则类似，即盾构机应在曲线末端10～20m范围内提前外偏，外偏幅度可根据曲线半径和盾构机的转向性能综合确定，一般控制在20～30mm范围内；5、当开挖面内的地层左右软硬相差很大而且又是处在曲线段时，盾构机的方向控制将比较困难，此时应降低掘进速度，合理调节各分区的千斤顶压力，必要时可将水平偏角放宽到±10mm/m，这将有助于加大盾构机的调向的力度；5.8施工测量1、因本标段地处北京市整体沉降区域，施工测量执行6号线测量管理办法；2、车站结构施工时对区间洞口环安装进行定位测量；3、车站施工后在底板上布置盾构施工测量的控制导线网；4、盾构机组装时对盾构机进行精确定位；5、始发前对始发站和接收站地下导线网进行联测，贯通前300～100m对始发站和接收站进行再次联测，根据联测结果，复核、调整线路，保证贯通精度。6、盾构推进期间按利用ROBOTEC盾构自动导向测量系统，项目测量组定期对已施工的隧道线路进行复核；7、关键测量成果上报监理、第三方复核。六、保护措施6.1风险预控措施盾构穿越市政设施施工时应采取相应的安全技术措施，主要技术措施包括：1、设置试验段，通过试验段合理确定盾构施工参数。2、盾构进入下穿区域前应尽快调整好盾构机的施工状态，以最好的状态通过。掘进前，认真对刀盘、注浆系统、密封系统、推进千斤顶及监控系统等设备检查，确保穿越过程中设备无故障，进行连续施工。3、姿态控制：在盾构机进入下穿区域之前，尽量将盾构机的姿态调整至最佳，严格控制盾构的轴线和纠偏量。4、严格保证盾构匀速、连续穿越，确保盾构机在穿越范围内不停机。5、施工过程中严格控制掘进土压力和出土量。根据查明的地质情况，针对土层的变化设定合理的土压仓压力，在盾构掘进前调整好。出土量原则上按理论出土量出土，每环出土量控制不超过100％，减少土体扰动。6、严格控制盾尾同步注浆和二次补注浆。随时根据地面隆陷监测情况调整同步注浆的注浆量和注浆压力。控制注浆压力，既防止压力过大而顶破覆土又得防止因注浆量不足而引起较大土层沉降。在盾构掘进过程中，要及时进行管片背后注浆，必要时可采取多次压浆。注浆充填率要求＞200%。7、加注发泡剂、膨润土浆等进行土体改良，减少刀盘所受扭矩，降低对土体的扰动。8、盾构穿越时，切实做好设备保障工作，配置足够的维修保障配件和人员，避免和及时处理盾构设备故障。9、预先根据地质情况，对可能出现的工程事故预先制定处理措施，配置必要的机械设备，一旦发生工作面土体坍塌等工程事故，立即实施预备方案。10、如盾构需要较长时间停机，则做好停机措施，通过不出土推进或向土仓内注入膨润土液使土压保持在合理范围。11、盾构下穿市政设施时，加强变形监控量测，对监测数据进行及时的分析并反馈，必要时根据监测结果及时调整设计参数，做到防患于未然。对路面、桥体实施长期监测，并进行跟踪注浆，确保路面和桥体安全。在隧道上方预设注浆孔，根据监测数据和实际要求，随时准备进行跟踪注浆加固。6.2风险监控措施6.2.11、盾构法施工巡视预警参考表巡视内容巡视状况描述安全状态评价黄色

预警橙色

预警红色

预警铰结密封

情况渗水～滴水★滴水（水质混沌，含沙或泥）～小股流水／流沙★严重漏水、涌沙或涌泥★管片破损

情况一般破坏（管片表面出现裂纹。仅伤及管片部分保护层，对隧道安全影响较小，今后修复即可）★较严重破损（管片表面出现裂缝，裂缝有一定宽度，穿过保护层厚度；或管片大面积掉块、内部钢筋裸露等；对随到安全影响较大，需立即修复★严重破坏（管片出现贯通的裂缝，对隧道安全影响严重，立刻停工组织专业人员抢修）★管片错台

情况5㎜～10㎜★10㎜～15㎜★＞15㎜★管片间渗漏水／沙／泥等情况渗水～滴水★滴水（水质混沌，含沙或泥）～小股流水／流沙★流水、涌沙或涌泥★盾尾漏浆情况一般流浆★浆液喷出（喷出长度＜0.5m）★浆液剧烈喷出（喷出长度＞0.5m）★橡胶止水条的位置橡胶止水条错位或扭曲，位移小于其宽度的一半★橡胶止水条错位或扭曲，位移大于其宽度的一半★橡胶止水条错位或扭曲，其大面积损坏脱离管片★2、周边环境巡视参考表巡视内容巡视情况描述安全状态评价黄色

预警橙色

预警红色

预警箱涵墩台或梁体开裂、剥落墩台、梁体或桥面裂缝0.2㎜以下★墩台、梁体或桥面裂缝0.2～0.5㎜★墩台、梁体或桥面裂缝0.5㎜以上，混凝土剥落、露筋★道路地面开裂开挖施工影响区内造成局部地面开裂，裂缝宽度在5㎜以下，暂无扩大形势★开挖施工影响区内造成局部地面开裂，裂缝宽度在5～10㎜以下，暂无扩大形势★强烈影响区内地面产生开裂，且裂缝宽度、深度或数量有增加情形★地面沉陷、隆起地面出现沉降或隆起，暂不影响交通，或建筑物、墩台周边出现明显的相对沉陷★地面出现明显沉陷或隆起，轻微影响交通★在基坑边坡滑移面附近或隧道中心线上方出现沉陷或隆起，或严重影响交通★地面冒浆/泡沫盾构背后注浆/泡沫、矿山法隧道超前支护注浆等施作时引起地面冒浆★6.2.21、监测内容及控制标准1）监测范围本区间为盾构法施工隧道，隧道底板埋深16m～25m，隧道工程安全等级为一级，监测范围取1.5H（H为隧道底板埋深）。2）监测项目根据工程环境特点，监测项目有：地表沉降墩台沉降桥梁沉降墩柱倾斜箱涵沉降、倾斜3）变形控制标准根据《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系（试行）》的规定及工程类比经验，制定了区间隧道穿越风险源的变形控制标准：穿越红领巾桥变形控制标准：纵向相邻基础不均匀沉降10mm；横向相邻基础不均匀沉降5mm；竖向均匀沉降15mm；路面沉降15mm（1/1000坡度），并与桥梁结构竖测值对比，结果不应出现异常。2、测点布设、监测周期及频率测点布设、监测周期及频率、控制标准详见下表。监测对象监测项目测点布设监测仪器监测精度变形控制标准监测频率监测周期周围环境地面沉降隧道轴向10米布置1个测点，每40米设1个监测断面，每个横断面布置7~11个测点水准仪1mm隆起1下沉30mm5mm/d距工作面1倍洞径,2次/天;距工作面1~2倍洞径,1次/天;距工作面2~5倍洞径,1次/2天;距工作面>5倍洞径,1次/>7天变形速率>5mm/d,2次/天;1~5mm/d,1次/天;0.5~1mm/d,1次/2天;<0.5mm/d,1次/>7天;数据分析确定沉降基本稳定后,1次／月应在施工降水前或开挖前一周进行初始观测，在距隧道开挖工作面前方H+D（H为隧道埋深，D为隧道高度）距离处开始监测，至施工完成后2个月或建（构）筑物趋于稳定（地表沉降速度1mm/30d、建（构）筑物沉降速度为1~4mm/100d）时停止观测。建筑物沉降、倾斜建筑物的四角、拐角处及沿外墙10~15m处水准仪全站仪1mm2″同风险源控制标准四环主路及红领巾桥监测点布置每个桥墩布沉降点，桥面每10m布设一个断面，同时对应桥墩断面。（图略）2）地表点布置每10m布设一个地表沉降断面。地表结构监测断面见下图： 3、监测信息反馈1）必须严格按轨道交通建设管理公司监测管理要求建立相应的和完备的管理制度和信息反馈制度，建立适时和畅通的信息沟通渠道，并将管理责任落实到人。2）监控量测及时提交日报、周报和月报，工程结束后提交总报告。监测成果报告中应包含技术说明、监测时间、使用仪器、依据规范、监测方法及所达到精度，列出监测值、累计值、变形速率、变形差值、变形曲线，并根据规范及监测情况提出结论性意见。3）监测成果按黄色、橙色和红色三级预警进行管理和控制。具体内容见下表。三级警戒状态判定表预警级别预警状态描述黄色（预警）“双控”指标（变化量、变化速率）均超过监控量测控制值（极限值）的70％时，或双控指标之一超过监控量测控制值的85％时橙色（报警）“双控”指标均超过监控量测控制值的85％时，或双控指标之一超过监控量测控制值时红色（控制）“双控”指标均超过监控量测控制值，或实测变化速率出现急剧增长时。注：对于桥梁监测，表中双控指标应为横向差异沉降和纵向差异沉降值。当实测数据出现任何一种预警状态时，监测组应立即向施工主管、监理和建设单位报告，获得确认后应立即提交预警报告。七、风险应急预案7.1风险源分析施工过程中可能引发的风险主要为施工对土体扰动过大造成京密引水渠、热力管沟结构出现不均匀沉降、裂纹；慈寿寺桥因土体沉降过大引起变形、开裂，影响使用。盾构施工引起地面沉降的主要原因为掘进土压值不合理、注浆量不足、大量涌水、涌砂、长时间停机等。因此风险控制措施主要是控制盾构掘进参数和连续、平稳掘进。7.2应急基本原则为了切实加强施工现场安全生产管理，保护盾构施工期间的工程安全和环境安全，防止施工现场安全事故的发生，完善应急工作机制，在工程项目发生事故状态下，迅速有序地开展事故的应急抢险工作，减少事故损失。7.3应急组织机构7.3.1项目应急领导小组1、项目部应急领导小组组长：王伟副组长：刘江、田军令、苏君哲、贾飞组员：各部门部长、主任、各工区主任2、工区应急领导小组组长：王伟副组长：蓝及钊组员：李树光、张磊及工区技术人员、安全员等。3、应急突击队队长：蓝及钊副队长：张敏、周俊组员：盾构各工班共40人。7.3.2应急抢险管理组织机构1、总负责：李彪。2、全面组织：王伟。3、报警与通讯组:负责领导：陈文博，事故发生后迅速上报，由办公室负责，负责对外协调，同时用对讲机保护现场联系。4、现场抢救组：负责领导：田军令，事故发生后立即制定紧急处理措施，组织应急抢险、保护现场、工程排险、缩小事故范围、降低事故损失，由安质部、工区具体实施。5、应急技术组：负责领导：刘江，制定应急处理措施，联系设计、专家，组织项目风险监控小组加强监测。6、救援保障组：负责领导：苏君哲，提供抢险物资，保障抢险工作顺利开展，由机械物资部负责。7.3.3应急抢险小组职责1、现场管理人员应该立刻组织自救，同时上报经理部。2、经理要随时了解现场抢险情况，根据现场情况起动抢险方案，抢救伤亡人员，尽量将人员、财产损失达到最小程度，使事故现场在受控状态之中，同时及时上报各领导部门。3、副经理是抢险方案的执行者，配合经理组织现场的抢险人员、物资、通讯等，使事故现场在受控状态之中，确保人员、财产损失达到最小程度，同时及时上报各领导部门，4、安质部立即前往事故现场参与组织抢险工作，保护事故现场，同时进行事故调查、分析，做好事故上报工作，同时接受、配合上级部门进行调查取证工作。5、机物部门要一切服务现场，根据现场需要随时准备好起重机、装载机、氧气切割机、钢丝绳、撬棍、千斤顶、铁锹、洋镐、方木、工字钢等机械和物资。6、财务部门起动安全措施基金，保证机械、材料所需资金到位。7、后勤部门做好现场抢险衣物、饮食供应，满足抢险人员的基本生活保障8、技术部门根据现场实际情况制定有效技术保证方案，防止事故进一步发展。9、办公室及派出所、外协部门封锁事故现场，稳定相关人员，联系有关管线产权单位，采取应急处理措施，防止事态扩大及无关人员伤害。10、本着三不放过的原则项目部成立由工会、安质部、工程部、机械物资部、办公室、派出所等有关部门组成的事故调查小组，对事故进行分析，查出事故原因及事故责任者并提出初步处理意见并报项目部领导批准。7.4预案启动及信息报告程序7.4当事故的评估预测达到启动应急预案条件时，由应急领导小组发出启动应急反应预案令。由应急总指挥、事故现场操作总指挥同时启动应急反应行动组织，按应急预案的规定和要求以及事故现场的特性，执行应急反应行动。根据事态的发展需求，及时启动协议应急救援资源和社会应急救援公共资源，最大限度地降低事故带来的人员伤亡和经济损失。7.4应急报警由应急上报、内部应急报警、外部应急报警和上级汇报四部分组成。其形式为由下而上、由内到外，形成有序的网络应急报警机制。1、应急上报当紧急事态出现，第一时间报告项目经理部施工现场负责人，施工现场负责人通过危险辨识，决定是否立即向公司总部报告。当紧急事态出现而没有超出项目部处理能力时，仅在施工现场范围内报警；当紧急事态超出项目部处理能力时，应同时在现场报警和向公司总部报告。2、内部应急报警当紧急事态出现，由项目部确定报警方式，向施工现场发出应急反应警报，通知项目部有关人员以及事故现场的全体人员进入应急反应状态；当灾害可能波及建/构筑特安全时，由项目部负责向有关单位报警，通知相关人员进入紧急救援状态。3、外部应急报警当紧急事